Ch03-GoLang 之 panic 和 recover

October 1, 2024

GoLang

panic 能够改变程序的控制流，调用 panic 后会立刻停止执行当前函数的剩余代码，并在当前 Goroutine 中递归执行调用方的 defer； recover 可以中止 panic 造成的程序崩溃。它是一个只能在 defer 中发挥作用的函数，在其他作用域中调用不会发挥作用；

type _panic struct {
	argp      unsafe.Pointer  // 指向 defer 调用时参数的指针
	arg       interface{}     // 调用 panic 时传入的参数
	link      *_panic         // 指向了更早调用的 runtime._panic 结构
	recovered bool            // 表示当前 panic 是否被 recover 恢复(调用 recover 函数后，这里会被标记)
	aborted   bool            // 表示当前的 panic 是否被强行终止
	pc        uintptr
	sp        unsafe.Pointer
	goexit    bool
}

基本原理 #

panic

编译器会将关键字 panic 转换成 runtime.gopanic，该函数的执行过程包含以下几个步骤：

创建新的 runtime._panic 并添加到所在 Goroutine 的 _panic 链表的最前面；
在循环中不断从当前 Goroutine 的 _defer 中链表获取 runtime._defer 并调用 runtime.reflectcall 运行延迟调用函数；
调用 runtime.fatalpanic 中止整个程序；

recover

在 Go 语言的运行时实现中，recover 是通过汇编代码实现的，它依赖于特定平台的寄存器和栈布局来获取 goroutine 的状态信息。例如，在 src/runtime/asm_amd64.s 中，recover 函数通过特定的指令序列来检查和修改 goroutine 的状态，从而实现对 panic 的捕获和恢复。

recover 函数通过访问当前 goroutine 的内部状态来确定是否有 panic 正在传播。

如果有，它会从 _panic 结构体中获取传递给 panic 的值（arg 字段），然后将 goroutine 的状态从 panic 状态恢复为正常状态。接着，defer 函数继续执行，执行完毕后，程序从引发 panic 的函数调用之后的位置继续正常执行（因为 panic 被捕获并停止传播）。
如果 recover 在没有 panic 发生的情况下被调用，它会返回 nil，因为此时没有 panic 相关信息可供捕获。

recover 函数只有在 defer 函数内部调用才会生效。当一个 defer 函数被调用时，运行时会检查当前的 goroutine 是否处于 panic 状态。如果处于 panic 状态，并且 defer 函数中调用了 recover 函数，recover 函数会停止 panic 的传播。

常见的坑 #

跨协程失效

func main() {
	defer println("in main")
	go func() {
		defer println("in goroutine")
		panic("")
	}()

	time.Sleep(1 * time.Second)
}

当我们运行这段代码时会发现 main 函数中的 defer 语句并没有执行，执行的只有当前 Goroutine 中的 defer。

defer 关键字对应的 runtime.deferproc 会将延迟调用函数与调用方所在 Goroutine 进行关联。所以当程序发生崩溃时只会调用当前 Goroutine 的延迟调用函数也是非常合理的。

失效的崩溃恢复

func main() {
	defer fmt.Println("in main")
	if err := recover(); err != nil {
		fmt.Println(err)
	}

	panic("unknown err")
}

recover 只有在发生 panic 之后调用才会生效。然而在上面的控制流中，recover 是在 panic 之前调用的，并不满足生效的条件，所以我们需要在 defer 中使用 recover 关键字。

嵌套崩溃

Go 语言中的 panic 是可以多次嵌套调用的。

func main() {
	defer fmt.Println("in main")
	defer func() {
		defer func() {
			panic("panic again and again")
		}()
		panic("panic again")
	}()

	panic("panic once")
}

可以打印出下述内容

in main
panic: panic once
	panic: panic again
	panic: panic again and again